12.Элемент Якоби-Даниеля

ДАНИЕЛЯ-ЯКОБИ ЭЛЕМЕНТ, медно-цинковый гальванический элемент. Состоит из Си и Zn электродов, к-рые погружены в р-ры CuSO₄ и ZnSO₄ соотв., разделенные пористой перегородкой: Источником электрич. энергии служит своб. энергия хим. р-ции Zn + + CuSO₄->ZnSO₄ + Си. Эдс элемента складывается из разницы потенциалов электродов, а также диффузионного потенциала на границе ; при 25 °С и равенстве концентраций р-ров составляет ~ 1,10 В. Элемент разработан в 1836-40 Дж. Даниелем и независимо от него Б. С. Якоби; в наст, время используется в осн. в лаб. исследованиях. О.Л.Петрий. 

16.потенциометрический метод измерения ph растворов

Потенциометрический метод. 

Сущность потенциометрического измерения рн состоит в определении электродного потенциала специального ионоселективного электрода. Потенциал такого электрода зависит от концентрации иона водорода в исследуемом растворе и поэтому рн раствора может быть рассчитан по уравнению электродного потенциала Нернста.

Основной характеристикой измерительного электрода является диапазон определения. За диапазон определения принимают такую область электродной функции, в которой отклонения от линейности не превышают некоторую заданную величину, например рХ=0,2. Причины возникновения отклонений от линейности в области высоких и низких концентраций определяемых ионов для разных электродов могут быть различными.

 Следующим по важности параметром идет температурный диапазон работы электрода. По этому параметру существует широкий выбор только для рН-электродов, для них доступна область измерений в пределах от 0 до 150°С. Для ионоселективных электродов модификаций с разными температурными диапазонами практически не бывает. В том случае, если не удается подобрать электроды с нужным температурным диапазоном, то проблема может быть решена нагревом или охлаждением анализируемого раствора. Это достаточно просто реализуется, в том числе и для непрерывных измерений.

17.Стеклянный электрод

Стеклянные электроды — тип ионоселективных электродов, сделанных из легированных стеклянных мембран, которые чувствительны к специфическим ионам, используемые для определения концентрации ионов в растворе. Важная часть приборов химического анализа и физико-химических исследований. В современной практике широко применяются мембранные ионоселективные электроды (ИСЭ, в том числе и стеклянные), являющиеся частью гальванического элемента.Электрический потенциал электродной системы в растворе чувствителен к изменению содержания определённого вида ионов, что выражается и в зависимости электродвижущей силы (ЭДС) гальванического элемента от концентрации этих ионов.

4.Свободная поверхностная энергия- энергия молекулярного давления. Она зависит от поверхностного натяжения и площади поверхности.

Адсорбция- самопроизвольное изменение концентрации вещества на границе раздела фаз по сравнению с его концентрацией внутри одной из фаз.

Причина адсорбции - нескомпенсированность межмол. сил вблизи пов-сти, раздела фаз  т.е. наличие адсорбц. силового поля. 

5. О́смос —односторонний переход молекул растворителя через полупроницаемую мембрану из раствора с меньшей концентрацией в раствор бо́льшей концентрации.

Осмотическое давление- давление, которое растворенное вещество оказывает на мембрану.

Осмотическое давление коллоидных растворов очень мало, значительно меньше, чем в истинных растворах. Это объясняется тем, что коллоидные частицы очень большие по сравнению с обычными молекулами и поэтому число их оказывается очень маленьким, поэтому и осмотическое давление оказывается небольшим. Осмотическое давление определяется только числом частиц в растворе, будь то это небольшие молекулы или наоборот.

Как проявляется осмотическое давление в коллоидных растворах?

Например, осмотическое давление, создаваемое белками плазмы крови оказывается необходимым для всасывания межклеточной жидкости в капиллярах венозного русла. При нарушении этого процесса появляются отеки.

3. Коллигативные свойства – это свойства растворов, зависящие от числа частиц растворенного вещества. К коллигативным свойствам растворов относят:

1) понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором,

2) понижение температуры замерзания и повышение температуры кипения растворов по сравнению с температурами замерзания и кипения чистых растворителей.

3) осмотическое давление.

Закон Рауля.

Относительное понижение упругости пара растворителя над раствором равно мольной доле растворенного нелетучего компонента.

Dельта t=K*M

Следствия из закона Рауля:

1. Растворение нелетучего компонента в растворителе приводит к расширению температурной области существования жидкой фазы.

2. Понижение температуры замерзания и повышение температуры кипения прямо пропорциональны моляльной концентрации растворенного вещества.

3. Растворы, содержащие одинаковое число молей растворенных веществ в одинаковых молях растворителя, обнаруживают одно и то же понижение температуры замерзания и одно и то же повышение температуры кипения.

Задача

По закону Рауля: Dельта t=K*M, где К - криоскопическая постоянная, К=1,86К*кг/моль; М - мольяльная концентрация раствора, моль/кг (моль вещества, кг - растворителя). D - это дельта, понижение температуры

Получаем: n(C6H12O6) = 10г/180г/моль=0,055моль

m(H2O) = 100-10=90г=0,090кг

М = 0,055моль/0,090кг=0,617моль/кг

Dt=1,86*0,617=1,15

Т.е.температура замерзания раствора: -1,15

Сахароза

Получаем: n(C12H22O11) = 10г/262г/моль=0,038моль

m(H2O) = 100-10=90г=0,090кг

М = 0,038моль/0,09кг=0,424моль/кг

Dt=1,86*0,424=0,78

Т.е.температура замерзания раствора: -0,78 С.

4.Адсорбция- самопроизвольное изменение концентрации вещества на границе раздела фаз по сравнению с его концентрацией внутри одной из фаз.

Абсорбция — поглощение вещества объёмом фазы, когда вещество накапливается не только на поверхности раздела, но и может проникать через границу раздела внутрь прилегающей фазы.

Адсорбенты – это вещества, на которое происходит адсорбция. Адсорбенты бывают:

1.твердые

2.жидкие

Адсорбтив - само адсорбирующееся вещество.

Различают два вида адсорбции:

1)Адсорбция на поверхности твердого тела на границе раздела твердое тело-газ и твердое тело-жидкость;

2) Адсорбция на поверхности жидкости на границах раздела жидкость-газ и жидкость-жидкость.

Адсорбция:

1. полярная

2. эквивалентная

3. ионообменная.

Адсорбция:

1. положительная- вещество концентрируется на границе раздела фаз.

2. отрицательная- вещество отталкивается от поверхности за счет энергии какого-либо процесса.

Адсорбция:

1.физическая

2.химическая

5.Коагуляция- потеря коллоидными системами агрегативной устойчивости.

Теории коагуляции:

1.адсорбционная теория коагуляции Г.Фрейндлиха, согласно которой коагулирующее действие электролита- следствие адсорбции ионов поверхностного агрегата.

2. физическая теория коагуляции ДЛФО, согласно которой повышение концентрации электролита в дисперсной среде приводит к уменьшению толщины диффузного слоя.

4. Пове́рхностно-акти́вные вещества́ (ПАВ) — химические соединения, которые, концентрируясь на поверхности раздела фаз, вызывают снижение поверхностного натяжения.

Основной количественной характеристикой ПАВ является поверхностная активность — способность вещества снижать поверхностное натяжение на границе раздела фаз — это производная поверхностного натяжения по концентрации ПАВ при стремлении С к нулю. Поверхностно-активными в водных растворах являются вещества, имеющие дифильную группу.

Поверхностно-неактивные вещества обладают следующими характерными

особенностями:

а) обладают большим по сравнению с растворителем поверхностным натяжением;

б) имеют более высокую растворимость.

Поверхностно-неактивными в водных растворах являются хорошо растворимые полярные вещества, представляющие часто электролиты.

Типы ПАВ:

1.короткоцепочечные:

-соединения небольшой молекулярной массы

-это различные низшие спирты, жирные кислоты(н-р, амиловый спирт, масляная кислота)

-они образуют истинные растворы и находятся в них в виде отдельных молекул и ионов.

2.длинноцепочечные(коллоидные):

-соединения сравнительно большой молекулярной массы

-это различные высшие спирты, жирные кислоты

-они являются полуколлоидами и присутствуют в растворе одновременно в 2 формах- в виде отдельных молекул и ионов и в виде скоплений молекул-коллоидных частиц.

5. Электрофорез - Направленное перемещение частиц дисперсной фазы под действием приложенной разности потенциалов.

Электрофорез используется в медицине, в биологии при выявлении биохимической и физиологической роли различных высокомолекулярных соединений. Этот метод используется также для фракционирования полимеров различной природы и минеральных дисперсий.

Электроосмос - Направленное перемещение жидкости в пористом теле под действием приложенной разности потенциалов.

Практическое применение электроосмоса ограничено из-за большого расхода электроэнергии. Тем не менее, это явление используется для удаления влаги при осушке различных объектов

Осмосом называется преимущественно одностороннее проникновение молекул растворителя (диффузия) через полупроницаемую мембрану из растворителя в раствор или из раствора с меньшей концентрацией в раствор с большей концентрацией. Необходимым условием возникновения осмоса является наличие растворителя и раствора или двух растворов различной концентрации, разделенных полупроницаемой мембраной.

Росм. = c(X)RT, (Закон Вант-Гоффа)

с(Х) — молярная концентрация, моль/л;

R — универсальная газовая постоянная, равная 8,314 кПа — л/(моль — К);

Т — абсолютная температура, К.

Растворы в зависимости от осмотической концентрации:

1.гипертонические- растворы, в которых концентрация растворенных веществ и осмотическая концентрация в одной системевыше, чем в другой

2.гипотонические- растворы, в которых концентрация растворенных веществ и осмотическая концентрация в одной системе меньше, чем в другой.

3.изоосмотические(изотонические)-растворы, в которых концентрация растворенных веществ и осмотическая концентрации равны.

Явление осмоса играет важную роль во многих химических и биологических системах. Благодаря осмосу регулируется поступление воды в клетки и межклеточные структуры. также играет большую роль в экологии водоемов. Если концентрация соли и других веществ воде поднимается или упадет то обитатели этих вод погибнут и за погубного воздействия осмоса. Играет роль в водно-солевом обмене.

4. Динамическим адсорб. равновесие- подвижное равновесие между кол-вом адсорбируемых и покидающих поверхность молекул в ед. времени.

Она достигается тремя путями: разрушением адсорбента, изменением температуры, элюцией. Элюция – смена граничащей с адсорбентом фазы.

Адсорбция на твердой поверхности имеет часто происходит за счет сил межмолекулярного притяжения

Адсорбция на твердой поверхности:

1)1.молекулярная- адсорбция вещества в виде нейтральных молекул

2. полярная или ионная- адсорбция полярных веществ за счет индукционных и ориентационных взаимодействий.

2)1.физическая- адсорбция, происходящая под действием сил Ван-дер-Вальса и вследствие возникновения водородных связей.

2.химическая-адсорбция, происходящая за счет более прочных химических- ковалентных связей между молекулами адсорбента и адсорбтива.

5. Так как лиозоли кроме мицелл, электролита - стабилизатора и растворителя содержат значительную долю примесей индифферентного электролита. Низкомолекулярные примеси из лиозолей можно удалить с помощью фильтрации, диализа, электродиализа и ультрафильтрации.

Фильтрация основана на способности колл. Частиц проходить ч/з поры обычных фильтров.

Диализ – удаление с пом. Мембран низкомолекул. Соед. Из колл. Р-ров и р-ров ВМС. Диализ основан на разнице в скорости диффузии истинно- и коллоидно растворимых веществ через полунепроницаемую перегородку - мембрану. Для этих целей применяют мембраны, изготовленные из животных и растительных перепонок. Подвергающаяся диализу коллоидная система находится в мешочке, который состоит из полунепроницаемой мембраны и помещен в сосуд с проточной водой. молекулы и ионы легко проникают из мешочка через поры наружу, замещаясь в силу диффузии молекулами растворителя. 

Электродиализ позволяет закончить очистку коллоидного раствора в течение нескольких часов, тогда как обычный диализ продолжается недели и даже месяцы. В производственных условиях диализом очищают от солей белки (желатин, агар-агар, гуммиарабик), красители, силикагели, дубильные вещества и др.

Ультрафильтрация - электродиализ, проводимый под давлением, - является по существу не методом очистки золей, а методом их концентрирования.

Избирательность адсорбции - это значит, что каждый адсорбент адсорбирует не любые в-ва, а только одно или несколько определенных в-тв. Избирательность адсорбции объясняется тем, что должно произойти случайное совпадение в распределении электронной плотности молекул адсорбента и адсорбтива по типу «ключ – замок». Другими словами должно быть определенное химическое сродство между адсорбентом и адсорбтивом. Избирательность адсорбции яв-ся основой ее практического применения. При эквивалентной адсорбции адсорбируются ионы имеющие в своем составе адсорбенты. Объясняется это тем что адсорбируемые ионы включаются в его структуру и достраивают его. Эта закономерность сформулирована в виде правила Панета – Фаянса: при эквивалентной адсорбции адсорбируются те ионы, имеющие в своем составе такие же атомы или группировки как и в составе адсорбента.

Эквивалентная адсорбция – для сохранения электронейтральности адсорбция одних ионов из раствора может сопровождаться притяжением адсорбентов эквивалентного по заряду количества каких-либо других противоположно заряженных ионов. Значение = при такой адсорбции адсорбируются не любые ионы, а только определённые, именно такие, какие имеются и в составе самого адсорбента. (объясняется это тем, что адсорбируемые ионы включаются в структура адсорбента и достраивают его кристаллическую решётку).